‏الصناعات النووية

‏في مطلع القرن الماضي قدم الكيميائي الفيزيائي الشهير وليم أوستوولد Wilhelm Ostwald الفرضية التي تقول بأن الطاقة ، وليست الكتلة ، هي الاساس الاصلي للمادة . وعلى الرغم من وجهة النظر هذه ، استمرت الجامعات على مدى عدة عقود في تعليمها لنظرية حفظ المادة اضافة الى الطاقة .

‏اكتشف بكويريل Becquerel النشاط الاشعاعي عام 1898 ، وظهرت النظائر حوالي عام 1900 . فأرشدت نتائج هذه البحوث الى طريقة المعالجات النووية واظهرت التفاعلات التي تضم نوى ذرية أنه يمكن تحويل المادة ‏الى طاقة .

‏وأشار فيرمي Fermi ‏الى انشطار الذرة ، وتبعه كل من ميتنر Meitner وفرش Frisch ‏. ان انشطار اليورانيوم الى شطرين متساويين تقريباً يعطي كمية هائلة من الطاقة التي تظهر على شكل حرارة ‏تترافق بإطلاق النيوترونات وأشعة غاما وتختفي في الوقت نفسه كما مماثلة من الكتلة وفقاً لمعادلة أينشتاين الشهيرة e = mc² .

‏وضعت هذه المكتشفات موضع التطبيق على شكل تفاعل سلسلي معزز تحث اشراف فيرمي في جامعة شيكاغو في الثاني من كانون الاول (ديسمبر) عام 1942 ‏، باستخدام مفاعل نووي ، او مفاعل ذري من الغرافيت واليورانيوم مع كتلة حرجة من بضعة اطنان من اليورانيوم ذي النقاوة العالية وثاني أكسيد اليورانيوم . جرى تصنيع ثاني اكسيد اليورانيوم ذي النقاوة العالية الذي استخدم وكامل معدن اليورانيوم النقي السابق باستخدام تنقية هكساهيدرات نترات اليورانيوم بالاستخلاص بالأيثر .

تمثل لاه التنقية للمواد اللاعضوية بمذيبات عضوية مقاربة جديدة شديدة الفعالية لتصنيع املاح لا عضوية عالية النقاوة .

‏يولد الانشطار الموجه حرارة يمكن استخدامها في انتاج البخار لتشغيل المحركات الاساسية ، وبالتالي توليد الكهرباء . كما يمكن استخدام الاشعاع الناتج اثناء الانشطار لتركيب مختلف نظائر العناصر .

‏كافة مصادر الطاقة الموجودة في العالم ، باستثناء ما يستمد من الطاقة الشمسية ، محدودة ومعرضة للنضوب ، لابل وتستنفذ فعلا . فالفحم ، والزيت القيري ، والبترول ، والليغنيت ، وفحم المستنقعات peat التي تستمد من الشمس ، اختزنت على مدى الاف السنين وتستنفذ بسرعة . وربما توجب الاحتفاظ بالزيوت والفحم كمواد خام لاستخدامها في العمليات الصناعية ، لان استخدامها كوقود غير مناسب ولا هو في مصلحة الجنس البشري على المدى الطويل .

‏يعتبر الانتشار الواسع لليورانيوم (والثوريوم) ، والذي يصلح لتوليد الحرارة والكهرباء على مدى قرون ، حدنا سعيدا يعزز الآمال في امكانية استهلاك الطاقة بشكل مريح الى ما بعد نفاذ الزيت والغاز الرخيصين . وتبين الصورة 1‏-1 دورة اليورانيوم .

‏يعاني عدد من البلدان على الصعيد العالمي من نقص الطاقة ، والسبب في ذلك هو صعوبة الحصول على امداد كاف من الوقود ، وخصوصا الفحم ، والزيت والغاز . ويوجد حاليا فائض من وقود اليورانيوم . يمكن للطاقة الناجمة عن الانشطار النووي ان تخفف الى حد كبير من نقص الطاقة . وتصل نسبة القدرة المولدة نووياً في الولايات المتحدة الى اكثر من 10 % من اجمالي الاستهلاك . وتستمد بعض المناطق ( شيكاغو مثلاً ) ، حوالي 90 % من استهلاكها للكهرباء من الوحدات النووية .

‏في شهر آب ( اغسطس ) من عام 1982 ‏، بلغ عدد الوحدات النووية العاملة في العالم 274 ‏وحدة ، تنتج  GWe 155. كان 58 % منها مفاعلات بالماء المضغوط (PWR ‏) ، و 24 ‏% ‏منها مفاعلات غليان الماء (BWR) ، و 13 % تعدل بالغرافيت ، و 4.2 ‏تعدل بالماء الثقيل ، وكانت نسبة 0.6 % منها مفاعلات توليد سريعة (FBR‏) . وكانت قيد البناء 230 ‏وحدة اخرى صممت لإنتاج 208 GWe ، كما خطط لبناء 150 وحدة اضافية لإنتاج 150 GWe . اظهرت الوحدات الاخيرة زيادة في نسبة PWR ‏و FBR ‏ونقصاً في نسبة النماذج الاخرى .

‏

الصورة 1-1 دورة الوقود : من منجم اليورانيوم عبر عدة المراحل ، بما فيها مفاعل لإعادة دوران التحول المتجدد والنفايات .

‏ان الحادث الذي وقع في 28 ‏اذار ( مارس ) 1979 ‏، في مصنع التوليد في جزيرة الميل الثالث (Three Mile Island) قرب هارشبورغ في بنسلفانيا ، والذي اقترن بانخفاض الطلب على القدرة الكهربائية ( الذي سببه ارتفاع الاسعار وهبوط نشاط الاعمال ا تسبب في الغاء او تأجيل بناء عدد من المصانع التي كان خطط لها ان تعمل بالوقود النووي او بالوقود الاحفوري . واظهر ايضا صلاحية العمل بمفهوم الامان " الدفاع في العمق " المستخدمة في كل المفاعلات . وعلى الرغم من فشل عدد من الاجراءات الوقائية وخطأ الاستجابة الانسانية للمشاكل ، تم توقيف الحادث عند حافة الكارثة ولم يتعرض احد ما لإشعاع يذكر . وكانت المخاطرة بالصحة العامة زهيدة اذا اخذنا بعين الاعتبار الاحتمالات الاحصائية التي تضمنت انه سوف لن تقع اكثر من 0.7 ‏ميتة خلال السنوات الثلاثين التالية بتأثير الغازات المشعة التي الى الجو . ورغم ذلك ، فان الاستجابة الانفعالية للحادث اعاقت توسع البرنامج النووي بكامله .

‏كانت تواجه كل النماذج الحديثة لتوليد الطاقة بمعارضة شعبية عامة . فعلى سبيل المثال ، جوبه استخدام الفحم ، والقدرة البخارية ، والطاقة الكهربائية من قبل الجماعات الشعبية populist groups بزعم " اللاطبيعية unnaturalness " . تواجه اليوم ، القدرة النووية معارضة من هذا النوع ، ولا شك في ان الاندماج fusion سيواجه معارضة ايضا عند تطويره . ونشأت ايضاً صعوبات رئيسية بسبب التأجيلات في البناء ترافقت بارتفاع معدلات الفائدة . فقد ارتفعت فجأة تكاليف راس المال ، وكان هذا الارتفاع في جز منه بسبب استمرار التبديل في التنظيمات ، الامر الذي ساهم بدور في تأجيلات البناء لأمد اطول . وبضاف الى ذلك انخفاض انتاجية عمال البناء . لا يمكن لأية صناعة اخرى كيميائية ان تتحمل مثل ما تتحمله الصناعات النووية من اشرف حكومي شامل . تنشأ مخاطر استخدام القدرة النووية ، كما يراها بعض الناس ، الى حد ما من الدمار الذي خلفه استخدام القنبلة النووية . ولكن انفجارات عالية ‏القدرة كهذه لن تقع اثناء الحوادث في المفاعلات النووية ,الخطورة الناجمة عن الاهمال محددة ذاتيا عند  31600-316 KJوسوف لن تتسبب في حدوث انفجار من نمط انفجار القنبلة.

‏بالرغم من كل الاحتياطات التي يتم اتخاذها في المنشآت النووية فان حوادثها مدمرة وبجب ان لا ننسى المخاطر التي نتجت عن كارثة ثشيرنوبيل وما الحقته من اضرار للاتحاد السوفيتي ولأوربا والعالم .